机械加工过程中机械振动的原因及对策研究

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　　摘    要：随着我国经济快速的发展，机械加工行业也随之发展。机械加工是机械行业生产中一个重要环节，对机械产品的质量有直接的影响。在机械加工的过程中，机械振动的现象是会影响机械加工的进度与质量，造成严重的生产浪费。机械加工的过程中一旦产生振动，就需要采取有效的措施解决，以提高产品的质量和生产效率。本文主要针对机械加工过程中机械振动的成因进行系统的分析，并提出有效的解决对策。
　　关键词：机械加工;振动原因;解决对策
　　1  引言
　　随着经济的发展，我国数控技术的发展如春笋破土一般迅速。在机械生产过程中得到了非常广泛的应用，大大提高了加工效率，使我国制造业的发展提供了便利的条件。然而机械加工过程中机械振动的问题需要解决，因为机械振动频率会造成加工产品的精度。因此针对机械加工中的振动现象必须引起足够的重视，提高产品加工的精密度和准确度，减少机械加工过程中机械的振动频率是机械加工作业需要解决的问题之一。
　　2  机械振动概述
　　2.1  机械振动概念
　　机械振动，即质点或者物体在自身平衡的位置周边进行往复性有规律运动，振动量是衡量其强弱的关键指标，可以是物体振动的加速度、位移或者速度。
　　2.2  机械加工过程中机械振动分类
　　在机械加工过程中，最常见的机械振动分类包含自由振动、强迫振动以及自激振动。
　　（1）在机械对产品加工过程中，最常见且最为简单的振动类型就是自由振动。机械出现自由振动的原因大多是机械在对产品进行加工时，切削力产生的波动而引起的，或是机械对产品加工中，受到外部力的影响从而引起的。机械在自由振动过程中，通常会逐渐减弱，因此，自由振动对机械加工过程中产品加工的影响不大，但是要考虑到一个问题，就是自由振动会导致机械产生自激振动。
　　（2）强迫振动：机械系统在长期受到外界固定周期性影响时，会出现周期性、强制性的振动。
　　（3）自激振动：相对其他振动，此类振动对机械加工危害更大。此类振动主要是由于周期性、交变力振动产生的振动，具有较高的频率。
　　3  机械加工振动造成的危害
　　机械振动是机械加工中常见问题，对机械加工产品的质量有一定的影响。首先由于机械振动的原因导致械加工零件粗糙度提升，纹路的瑕疵等问题，对机械产品的精确度、外形美观都有一定的影响。其次机械加工过程中的振动对机床与工装夹具也会产生明显的影响，使元件之間的连接出现松动，元件之间的间隙也会越来越大。元件间隙变大会降低元件的使用寿命，同时影响机械加工的生产效率，同时加了生产成本，进而少了企业的利润。
　　4  常见的故障振动诊断方法
　　机械设备的振动伴随着机械设备的运行而产生。机械设备振动诊断实际上是通过对采集的振动信号在三维图上的时域、幅域、频域进行信号处理与分析，以判断出故障发生的原因，并找到故障发生的部位。目前，在国际上普遍使用的振动诊断方法主要包括：
　　4.1  波形分析法
　　通过对信号波谱曲线的形态进行分析，提取表征曲线形态的参量，并以这些参量的相似性作为波谱相似性的测度。将这些参量与机械振动故障的判断标准进行比照，从而判别出振动信号中隐含的故障原因，并对故障发生部位进行定位。
　　4.2  频谱分析法
　　频谱分析法是将时域信号变换至频域，在频率域内对动态信号加以分析的方法。其通过将复杂的时间历程波形，经过傅里叶变换分解为若干单一的谐波分量，以获得信号的频率结构以及各谐波和相位信息，其分析的结果是以频率为坐标的各物理量的谱线与曲线。目的是为解决消振、幅振等问题提供条件，帮助判别出振动信号中隐含的故障原因，并对故障发生部位进行定位。
　　5  机械加工过程中产生振动的主要原因
　　5.1  机械加工过程中产生自由振动的主要原因
　　（1）机械加工中，机械设备上的刀具的反复运动，使得加工件增加了切削力效果，当切削力发生转变，就会产生振动。（2）机械加工的过程中，受到外力的作用有冲击力产生，就会产生自由振动。机械加工中自由振动是不可避免的，主要是由于力的作用下产生的。但是，如果自由振动中没有增强外力，就说明有阻力存在，使得振动逐渐削弱。由于各种外在因素干扰导致的自由振动是不容易被消除的。因此，找到导致自由振动的主要因素，就需要采取措施解决，否则会对加工件品质造成影响。
　　5.2  机械加工过程中产生强迫振动的主要原因
　　（1）机械加工过程中产生强迫振动，主要是由于离心惯性力的作用下产生的。机械加工中，由于加工的速度大，包括皮带轮、转轴以及部分回转工件都会不同程度的影响，出现不均衡的状况，就会有离心力出现，由此造成强迫振动。
　　（2）如果机械自身有缺陷存在，产生强迫振动是必然的。通常而言，与往机械设备存在关联性，当设备处于运转状态的时候，由于部件的规格上存在误差，各个要件之间没有密切贴合，在机械加工的过程中就会失去平衡。
　　5.3  机械加工过程中产生自激振动的主要原因
　　机械加工过程中如果产生非常激烈的振动，就需要认真分析，因为产生这种现象的因素是比较多的。比如，加工材质的硬度散布不够均匀就会产生激烈的振动，甚至会造成刀具和加工件间迁移，就会有切削力形成，因此就会有自激振动产生。
　　6  机械加工过程中机械振动的解决措施
　　6.1  降低强迫振动的解决方法
　　强迫振动是由外力因素造成的，解决强迫振动问题必须解决外力问题。首先降低激振力。机械在生产的过程中，机械转动速度与机械本身不平衡因素造成的，需要对设备进行调试，控制机械转动速度，降低力的不平衡因素。其次对振源的频率进行调试。振源频率问题是产生共振问题的根源，对频率的科学调试，减少共振问题产生的外力因素，减少强迫振动问题。最后对外来的振动进行有效的隔离，有能力单位需要采取隔离技术，隔离外界的振源对强迫振动产生，起到防振作用。
　　6.2  自激机械振动解决措施
　　机械加工生产过程中，自激机械振动是一种常见的振动方式，对机械产品的质量有一定的影响。自激振动需要对其振动的幅度、影响的范围与振动产生的性质进行准确的判断，这样才可以有效的解决问题。首先需要根据具体情况具体分析，查清自激机械振动振源的位置，这是解决自激机械振动的关键因素，根据机械零件的具体情况，选择科学的解决方法，提高机械工作的效率。其次在机械工作过程中，一般情况都需要切割，切割刀具的选择是关键问题，根据切割零件的特点选择合适的刀具，同时对刀具的参数需要科学选择，这对降低自激机械振动的产生起到重要作用。最后切割的用量与切割要求要明确，根据切割的要求，进行切割刀具等参数的进行设置与选择，对提升整体要求，提高工作质量，完善机械振动性能起到重要保障作用，对减少自激振动的发生起到重要作用。
　　7  结束语
　　总而言之，机械加工过程中机械振动在加工生产过程中是一种比较常见的现象。引起机械振动的原因要有强迫振动、自由振动和自激振动。而自由振动对机械振动的影响比较微小，所以在解决机械振动的问题上，要从强迫振动和自激振动上入手。寻找合理的方式，是提高产品效率和质量的保证，对机械加工有重要的意义。
　　参考文献：
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